REAKCJE CHEMICZNE. syntezy. analizy. wymiany AB A + B. rodzaje reakcji chemicznych reakcje: H 2 SO NaOH A + B AB 2 H 2 + O 2 = 2H 2 O

Transkrypt

1 REAKCJE CHEMICZNE rodzaje reakji hemiznyh reakje: 1. syntezy. analizy 3. wymiany 4. substytuji 5. addyji 6. eliminaji 7. polimeryzaji reakja hemizna to każdy proes w wyniku którego następuje zrywanie i/lub powstawanie nowyh wiązań hemiznyh reakje proste i złożone reakja prosta, to prosty akt zerwania lub powstania jednego wiązania hemiznego Cl Cl + Cl -Cl pod wpływem światła UV reakje złożone, w któryh dohodzi jednoześnie do rozpadu jednyh wiązań i powstania drugih 1 każdą reakje złożoną można "rozłożyć" na wyimaginowany iąg reakji prostyh, H SO 4 + NaOH CH 3 COOH + CH 3 OH H O reakja nieodwraalna H + reakja równowagowa Na SO 4 + H O CH 3 COOCH 3 + H O syntezy z dwu lub więej substanji prostszyh powstaje jedna substanja złożona o odmiennyh właśiwośiah hemiznyh i fizyznyh A + B H + O H O Substraty A + B Kierunek reakji Produkty CaO + CO CaCO 3 N O 5 + H O HNO analizy z jednej substanji złożonej powstają dwie lub kilka substanji prostszyh, różniąyh się od substratu właśiwośiami fizyznymi i hemiznymi Substraty HgO Hg + O A + B Kierunek reakji odwrotność reakji syntezy Produkty A + B MgCO 3 MgO +CO Ca(NO 3 ) CaO +4NO +O wymiana pojedynza (reakja wypierania) - z jednego związku hemiznego i jednego pierwiastka powstaje inny związek hemizny i inny, mniej aktywny pierwiastek Substraty A +BC wymiany A + BC AC + B Zn+HClZnCl +H Kierunek reakji Produkty AC + B Fe +HCl FeCl +H K + H O KOH+1/ H 5 6

2 wymiana podwójna - biorą udział dwa związki hemizne i jako produkty powstają nowe dwa związki + CD AD + BC BaCl + K SO 4 BaSO 4 + KCl Substraty CD Kierunek reakji Produkty AD + BC CaSO 4 + Na CO 3 CaCO 3 + Na SO 4 substytuji reakje substytuji - zyli inazej reakje podstawienia w ząsteze następuje wymiana jakiegoś atomu lub ih grupy hν C H 6 + Cl C H 5 Cl + HCl H SO 4 + Ca(OH) CaSO 4 +H O 7 8 addyji reakje addyji - zyli inazej reakje dodawania reagująa ząstezka ulega powiększeniu o jakiś atom lub grupę atomów. reakja przyłązenia - (przyłązenie, addyja), reakja syntezy polegająa na łązeniu się dwóh ząstezek organiznyh w jedną, zahodząa ze zmniejszeniem krotnośi wiązania wielokrotnego eliminaji reakje eliminaji - zyli inazej reakje oderwania od ząstezki odrywa się jakiś atom lub grupa atomów i ni innego się w to miejse nie przyłąza CH 3 -CH -CH -OHCH 3 -CHCH + H O CH CH + HCl CH 3 -CH Cl CH CH + Cl CH Cl-CH Cl 9 10 polimeryzaji polimeryzaja polega na łązeniu się małyh ząstezek w bardzo duże związek składająy się z tyh bardzo dużyh ząstezek polimer proste związki, z któryh tworzą się polimery monomer KINETYKA I STATYKA REAKCJI CHEMICZNYCH proes podzas którego powstają nowe substanje, nazywamy przemianą hemizną przebieg przemiany hemiznej jest opisany równaniem hemiznym sam proes nazywany jest reakją hemizną aby reakja hemizna była możliwa koniezna jest: 11 obeność ząstek substratów musi dohodzić do zderzeń między ząstkami w momenie zderzenia musi zaistnieć korzystne przestrzenne położenie ząstek względem siebie w momenie zderzenia energia kinetyzna ząstek musi być wyższa od określonej energii minimalnej 1

3 wpływ temperatury szybkość reakji rośnie, ponieważ wzrasta ilość ząstek o energii większej od energii minimalnej konieznej do zapozątkowania zderzeń skuteznyh między ząstkami i zaszła przemiana hemizna. energia minimalna - energia aktywaji energia aktywaji - najmniejsza ilość energii potrzebna do zapozątkowania reakji hemiznej r Svante August Arrhenius sformułował zależność zmian stałej szybkośi reakji k, od zmiany temperatury szwedzki hemik 17 wpływ temperatury na stałą szybkośi reakji opisuje równanie Arrheniusa: k Ae k - stała szybkośi reakji A współzynnik E A - energia aktywaji; R - stała gazowa T - temperatura w kelwinah e - lizba Eulera, podstawa logarytmu naturalnego podwyższenie temperatury o 10 o C podwaja w przybliżeniu szybkość reakji RT E A 18

4 energia produktów - mniejsza od energii substratów reakja egzotermizna (wydzielanie iepła) E s > E p energia produktów - większa od energii substratów reakja endotermizna (pohłanianie iepła) E s < E p Reakja egzotermizna (egzergonizna) iepło opuszza układ H<0 otozenie iepło układ Reakja egndotermizna (endergonizna) układ pobiera iepło układ H>0 H entalpia otozenie iepło układ przemiany energetyzne w zasie reakji hemiznej 19 0 reakja z katalizatorem 1 wpływ katalizatorów katalizator substanja, która bierze udział w etapah elementarnyh reakji ale nie whodzi w skład produktów reakji, a po jej zakońzeniu masa jego pozostaje niezmieniona zjawisko przyspieszania reakji hemiznej przez katalizator nosi nazwę katalizy działanie katalizatorów obniżanie energii aktywaji na skutek zmiany mehanizmu reakji. ilość katalizatora użyta w reakji jest niewielka, a po reakji można go odzyskać A + B wolno A + B + K K szybko 3 K + K szybko 4

5 1) A+B ) A+B A + B d v ± dt 1) A+B v k n m 1 1 A B ) A+B p v k 5 6 v k n m p 1 1 A B v k A+B A+B A + B v v 1 n m k1 k p n m k1 k K p 7 zmiany stężenia w zasie 8 aa + bb m M a A n N b B K mm + nn 9 m M a A n N b B Prawo działania mas W stanie równowagi hemiznej ilozyn stężeń produktów reakji podniesionyh do odpowiednih potęg, podzielony przez ilozyn stężeń substratów reakji, także podniesionyh do odpowiednih K potęg, ma wartość stałą 30

6 Przykład W nazyniu reakyjnym do syntezy jodowodoru umieszzono 4 mole wodoru i mole jodu. Stała równowagi reakji syntezy jodowodoru K 50. Obliz skład mieszaniny w stanie równowagi. H + I HI HI K H I 31 H + I HI W wyniku reakji z jednego mola wodoru i jednego mola jodu powstają mole HI. x ilość reagująego H i I W stanie równowagi w nazyniu reakyjnym będzie znajdować się x moli HI, (4-x) moli wodoru i (-x) moli jodu (x) 50 (4 x)( x) x 1,86 3 W równaniah kinetyznyh oraz w równaniah na stałą równowagi hemiznej śisły obraz odzwieriedlają zależnośi, w któryh zamiast stężeń wstawia się odpowiednie aktywnośi. a f* reakja endotermizna: KCl (s) + H O KCl (aq) -Q Reakjom hemiznym towarzyszą zęsto efekty energetyzne lub/i zmiany objętośi (iśnienia) układu. reakja egzotermizna: Li CO 3(s) + H O Li CO 3(aq) +Q wzrost objętośi (iśnienia) N O 4 NO 36 zmniejszenie objętośi (iśnienia) N + 3H NH 3 37

7 Reguła Le Chateliera- Brauna (przekory) Jeżeli układ będąy w stanie równowagi poddamy działaniu zewnętrznemu, to w układzie tym nastąpią zmiany zmierzająe do osłabienia skutków tego działania 38 T s T s p p NO NH 3 reakja endotermizna: KCl (s) + H O KCl (aq) -Q reakja egzotermizna: Li CO 3(s) + H O Li CO 3(aq) +Q wzrost objętośi (iśnienia) N O 4 NO zmniejszenie objętośi (iśnienia) N + 3H NH 3 40